namedtuple 具名元组详解

1. 概述

namedtuple译作具名元组或命名元组
具名元组可以理解为元组的增强版本，它适用于任何普通元组的应用范围。
具名元组为元组中的每个元素都赋予了含义，从而增强代码可读性，能够让程序员写出自文档化 self-documenting 的代码。

2. namedtuple() 定义与参数

namedtuple() 工厂函数返回一个具名元组类，该函数位于 collections 模块下，具体定义形式如下：

**namedtuple(typename, field_names, *, rename=False, defaults=None, module=None)**

2.1 typename 参数

namedtuple 返回一个元组的子类（即具名元组类），类名为 typename。
通过具名元组类创建出来的具名元组对象，其内部元素支持属性查找（点号语法）、索引操作（方括号语法），并且是可迭代的。
具名元组对象还有自动生成的文档字符串，和一个 __repr__() 方法，把具名元组对象展示为 name=value 的格式。
下面是一小段示例代码：

from collections import namedtupleStudent = namedtuple('Student', 'name, gender')
s = Student('小花', '女')# 属性访问
print(s.name)
print(s.gender)
"""
小花
女
"""# 索引取值
print(s[0])
print(s[1])
"""
小花
女
"""# 可迭代
for i in s:print(i)
"""
小花
女
"""# docstring
print(s.__doc__)
"""
Student(name, gender)
"""# repr
print(repr(s))
"""
Student(name='小花', gender='女')
"""

2.2 field_names 参数

field_names 是具名元组的字段名。
它可以通过两种形式指定：

字符串组成的序列
比如 ['x', 'y']、('x', 'y')。

一个长字符串，各个字段名之间用空格或逗号分隔
比如 'x y' 或者 'x, y'

字段名必须符合以下规则：

以字母开头
由字母、数字、下划线组成
不能与关键字重名
不能以下划线开头

2.3 rename 参数

rename 默认为 False，它是只能以关键字形式指定的参数，或者叫做强制关键字参数 keyword-only argument。
如果 rename=True，如果遇到Python关键字或者有重复元素名时，自动进行重命名。
比如 ['abc', 'def', 'ghi', 'abc'] 会被转换成 ['abc', '_1', 'ghi', '_3']。其中与关键字重名的 'def' 和重复的 'abc' 都被替换成了 '_索引值'。

2.4 defaults 参数

defaults 参数默认为 None，是强制关键字参数。
它可以被设置为可迭代对象。
由于默认值参数必须在非默认值参数之后，所以 defaults 参数会被设置给最右边的字段名。
比如字段名为 'x, y, z'，defaults 参数为 (1, 2) 时，y 默认为 1，z 默认为 2，x 则没有默认值。

2.5 module 参数

如果定义了 __module__ 的值，那么具名元组类的 __module__ 属性就会被设置为该值。

补充
__module__ 属性记录类定义的位置，如果定义的位置正好是主程序，那么该值为 '__main__'，否则是类所属模块的名字。

2.6 补充和历代版本变化

具名元组对象是轻量级的，它们消耗的内存与普通元组一样，因为它们不会对每个实例都维护一个属性字典。

3.1：增加了 rename 参数
3.6：verbose 和 rename 参数变成强制关键字参数
3.6：增加了 module 参数
3.7：去除了 verbose 参数和 _source 属性
3.7：加入了 defaults 参数和 _field_defaults 属性

3. 具名元组的方法和属性

3.1 简单示例

from collections import namedtuple# 简单示例
Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])# 通过位置参数或者关键字参数实例化
p = Point(11, y=22)# 索引取值
print(p[0] + p[1])
"""
33
"""# 像普通元组一样解包
x, y = p
print(x, y)
"""
11 22
"""# 通过名字访问字段
print(p.x + p.y)
"""
33
"""# __repr__ 展现为 name=value
print(repr(p))
"""
Point(x=11, y=22)
"""

3.2 _make 方法

除了从元组继承来的方法和属性，具名元组自己还有三个方法和两个属性。
为了避免与字段名重名，这些方法和属性都以一个下划线开头，这也是为什么字段名不能以下划线开头的原因。

classmethod somenamedtuple._make(iterable)

从序列或者可迭代对象实例化一个具名元组
t = [11, 22]
print(Point._make(t))
"""
Point(x=11, y=22)
"""

3.3 _asdict 方法

somenamedtuple._asdict()
返回一个 OrderedDict 有序字典对象，把字段名映射到相应的值。p = Point(11, 22)
print(p._asdict())
"""
OrderedDict([('x', 11), ('y', 22)])
"""

3.1 版本开始返回 OrderedDict 对象而不是普通字典对象。

3.4 _replace 方法

somenamedtuple._replace(**kwargs)

_replace 接收关键字参数，给指定的字段重新赋值
不改变原来的具名元组，而是会返回一个新的具名元组

p = Point(11, 22)
# _replace 不改变原具名元组！
new_p = p._replace(x=33)
print(p)
print(new_p)
"""
Point(x=11, y=22)
Point(x=33, y=22)
"""

3.5 _fields 属性

somenamedtuple._fields
该属性是由字段名组成的元组。
在内省 introspection 时和从现有的字段名创建新的具名元组类型时很好用。

# 查看具名元组的字段
print(p._fields)
"""
('x', 'y')
"""Color = namedtuple('Color', 'red green blue')
Pixel = namedtuple('Pixel', Point._fields + Color._fields)
p = Pixel(11, 22, 128, 255, 0)
print(p)
"""
Pixel(x=11, y=22, red=128, green=255, blue=0)
"""

3.7 _fields_defaults 属性

somenamedtuple._fields_defaults
返回一个字典，是字段名和默认值的映射。

Account = namedtuple('Account', ['type', 'balance'], defaults=[0])
print(Account._fields_defaults)
"""
{'balance': 0}
"""
print(Account('premium'))
"""
Account(type='premium', balance=0)
"""

3.8 补充用法

使用 getattr 获取属性
# 使用 getattr 获取属性
print(getattr(p, 'x'))
"""
11
"""
用字典生成具名元组
# 解包字典作为参数生成具名元组
# 相当于以关键字形式指定的参数
d = {'x': 11, 'y': 22}
p = Point(**d)
print(p)
"""
Point(x=11, y=22)
"""
其它用法比如子类化具名元组另行记述。